开放式空气CO2浓度增高对水稻N素吸收利用的影响

在大田栽培条件下,研究空气中CO₂浓度增高(FACE)200μmol·mol^-1对水稻N素吸收及其利用效率的影响.结果表明,FACE处理使水稻不同生育时期的植株含N率显著下降;由于干物质生产量显著增大,FACE处理使水稻不同生育时期的N素累积量有所提高,但无显著影响;FACE处理能够显著提高移栽后28d、抽穗期以及成熟期单位N素的干物质生产效率、单位N素的籽粒生产效率和显著提高水稻的N素收获指数.高N处理的植株含N率、N素累积量均有所增加,但使N素生产效率呈现下降趋势.     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦氮素吸收利用的影响

2001—2003年,利用我国唯一的农田开放式空气CO₂浓度增高 (free-air carbon dioxide enrichment,FACE) 技术平台,研究了FACE条件下冬小麦宁麦9号不同生育期N含量、吸收、分配和N效率的响应.结果表明：与对照相比,FACE处理使不同生育时期植株含N率显著降低,降幅达4.4%～13.4%;不同生育时期吸N量显著增加(7.4%～25.4%),生育中期的增幅明显大于生育前、后期;不同生育时期茎鞘的N积累能力相对增强,叶片N积累能力相对减弱,而对麦穗N积累能力的影响因生育进程而异;FACE处理使小麦不同生育时期N物质生产效率(5.5%～10.3%)、成熟期N收获指数(16.3%)和N籽粒生产效率(9.3%)均显著或极显著增加;增施N肥,使小麦不同生育时期N含量和吸收量呈增加趋势,使N效率呈下降趋势,而对N在各器官中分配的影响较小.     

水稻不同生育期磷素营养对开放式空气二氧化碳浓度增高的响应

2001年和2002年利用农田开放式空气CO₂浓度增高(FACE)系统平台,研究不同施N量条件下FACE对武香粳14号不同生育时期磷含量、磷积累、磷分配和磷效率的影响.结果表明,FACE使水稻不同生育时期植株含磷率和吸磷量显著或极显著增加,增幅分别为3.9%～20.6%和28.9%～71.4%;FACE使水稻抽穗后磷在生殖器官中的比例下降9.8%～26.3%,在营养器官中的比例增加2.2%～23.9%,均达显著或极显著水平,而FACE对抽穗前磷在叶片、茎鞘中的比例无显著影响;FACE使水稻不同生育时期单位磷的干物质生产效率、籽粒生产效率和收获指数均明显下降,降幅分别为3.7%～16.6%、6.5%～15.5%和5.4%～9.0%;氮处理以及氮与FACE处理的互作对水稻不同生育时期的磷素营养影响较小.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响 .结果表明 ,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响 ,但使水稻生育进程加快 ,全生育期显著缩短 ,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度 ;FACE处理能显著增加分蘖数 ,极显著增加穗数 ,提高结实率 ,但使每穗颖花数显著减少 ;FACE处理能显著提高水稻产量 ,在高N条件下增产幅度更大 ;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量 ,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施 .     

开放式空气CO2浓度增高对水稻产量形成的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO₂浓度增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻产量及产量构成因素的影响.结果表明,FACE处理对水稻株高和主茎叶片数没有明显影响,但使水稻生育进程加快,全生育期显著缩短,增加施N量可减缓FACE处理对水稻全生育期缩短的程度;FACE处理能显著增加分蘖数,极显著增加穗数,提高结实率,但使每穗颖花数显著减少;FACE处理能显著提高水稻产量,在高N条件下增产幅度更大;提高FACE处理的每穗颖花数和单位面积颖花数能极显著提高水稻产量,增加施N量是提高FACE处理每穗颖花数和单位面积颖花数的重要措施.     

开放式空气CO2增高对水稻物质生产与分配的影响

在大田栽培条件下,研究开放式空气CO2增加(FACE)200μmol·mol^-1的处理对水稻物质生产与分配的影响．结果表明,FACE处理使移栽至抽穗后20d的干物质积累量显著增加,使抽穗后20d至成熟期的干物质生产量显著减少,生物产量显著提高．移栽至抽穗期的干物质积累量增加是由于叶面积系数和净同化率共同提高所致;抽穗期至抽穗后20d的干物质积累量增加主要是由于叶面积系数的增加所致;抽穗后20d至成熟期的干物质生产量减少主要是由于净同化率的下降所造成．提高茎鞘占全株干物重的比例,降低叶片占全株干物重的比例,对穗占全株干物重的比例无显著影响,能显著提高水稻抽穗期茎鞘中可溶性糖、淀粉的含有率和含量,提高FACE处理的生物产量能极显著提高水稻产量(r＝0．7825)．     

稻鸭、稻鱼共作生态系统土壤可溶性有机N的动态和损失

通过田间试验研究了稻鸭、稻鱼共作生态系统土壤可溶性有机N(SON)的动态和损失,及其与土壤微生物量N和水稻吸N量的相关性.结果表明,(1)土壤SON是稻田土壤主要的可溶性N,其中处理CK,RD和RF土壤SON库分别为121.16, 109 30 和113.71 kg/hm2,高于土壤无机N库.(2)土壤SON与土壤可溶性无机N显著正相关(p<0.01);在水稻生育期间,土壤SON含量随水稻的生长而逐渐降低;同时由于鸭和鱼的存在,处理RD和RF土壤SON含量显著低于处理CK;土壤SON与水稻累积吸N量呈显著负相关(p<0.01),表明水稻生长强烈影响着土壤SON.(3)在水稻生长前期,渗漏水各形态N含量最大;溶解性有机N(DON)是稻田渗漏水N素的主要形态;同时,统计分析显示,相对于处理CK,RF土壤SON的下渗淋失量显著降低,RD土壤SON的下渗淋失量则略为降低.(4)水稻生育期间,土壤微生物量N不断地变化着,此外,由于鸭和鱼的存在,相对与处理CK,处理RD和RF土壤显著的提高了土壤MBN.同时,由于水稻吸收和N的淋失,土壤微生物量N与土壤SON不相关.总之,在水稻生长期间,土壤可溶性有机N受水稻吸N、微生物吸N与分解和N淋失的共同作用.     

开放式空气二氧化碳浓度增高对小麦物质生产与分配的影响

2001—2003年,利用农田开放式空气CO₂浓度增高 (FACE) 技术平台,以冬小麦宁麦9号为供试材料,研究开放式条件下CO₂浓度增高对小麦整个生育期干物质生产与分配的影响.结果表明：与对照相比,FACE处理使小麦播种-越冬始期的干物质生产量略有增加（10.8%),使越冬始期-拔节期、拔节期-孕穗期、孕穗期-抽穗期显著增加,分别增加了31.6%、40.5%、27.2%,使抽穗期-成熟期略有减少(-5.5%),使成熟期生物产量显著增加(13.6%);FACE处理对小麦播种-越冬始期的平均叶面积系数(LAI)和净同化率(NAR)均无显著影响,但使越冬始期-抽穗期LAI显著增加,NAR稍有增加,使抽穗期-抽穗后20 d NAR显著下降;FACE处理使不同生育时期叶片占全株质量的比例下降,而使茎鞘占全株质量的比例增加;FACE小麦抽穗期和成熟期茎鞘可溶性糖和淀粉含量及总量均明显增加.     

太湖地区氮肥减量对水稻氮素吸收利用的影响

为了明确太湖地区高产稻田适宜施氮量,以提高水稻氮素利用效率,减少稻田氮素流失对农业生态环境的影响,本研究在调查当地农户稻田氮肥施用量的基础上,通过秸秆还田和基肥机械深施,设置不施氮肥(N0)为空白对照,当地习惯施氮水平360 kg·hm-2(N1),以及在此基础上减少氮肥施用量的10%(N2)、20%(N3)、30%(N4)等5个处理,研究其对水稻氮素利用率的影响。结果表明:氮肥减量使水稻不同生育时期稻田土壤速效氮含量明显下降;在当地习惯施氮量水平的基础上,减少10%的氮肥施用量,使水稻产量增加1.9%;与当地习惯施氮量水平相比较,N2处理水稻氮素累积量差异不明显,N3和N4处理则表现为显著下降;随着氮肥减量幅度的增加,水稻氮素籽粒生产效率逐渐增高;在当地习惯施氮量水平的基础上,通过基肥机械深施和秸秆还田等技术的应用,减少10%的氮肥施用量,能够保证水稻高产稳产,并使水稻氮肥农学利用率、氮肥吸收利用率、生理利用率以及氮肥偏生产力均得到明显提高。     

FACE水稻干物质积累与分配模型

借助中国唯一的FACE技术平台,通过设置不同的N肥处理,研究了FACE条件下水稻干物质积累及分配动态的模拟模型.模型以生理发育时间为驱动因子,以CO₂浓度函数为主要影响因子,同时引入N素影响因子调节干物质的积累与各器官分配指数.模拟结果表明,随着大气CO₂浓度的增加,水稻地上部总干物重显著增加,叶干重分配指数下降,穗干重分配指数基本不变,茎干重分配指数前期增加,后期持平.通过不同年份试验数据对模型的验证,预测根均方差（RMSE）较小,且相关系数均达到了极显著水平.表明模型拟合程度高,具有较好的适应性和预测性.     

稻米品质性状对开放式空气二氧化碳浓度增高的响应

利用开放式空气CO2浓度增高(FACE)系统平台。研究大田栽培条件下粳稻武香粳14号稻米品质性状对CO2浓度增高200μmol·mol^-1的响应。结果表明．FACE处理稻谷的出糙率平均比CK高1．4个百分点,整精米率平均比CK低12．3个百分点,较低的供N水平有利于提高FACE条件下的出糙率．较高的供N水平有利于提高FACE条件下的整精米率;FACE处理的稻米垩白略有增加。垩白粒率平均比CK高11．9个百分点,垩白度平均比CK平均高2．8个百分点,较高的供N和供P水平有利于降低FACE条件下垩白大小、垩白粒率和垩白度;FACE处理稻米糊化温度平均比CK平均高0．52℃,胶稠度有提高的趋势,但对稻米直链淀粉含量影响较小,较高的供N和供P水平有利于降低FACE条件下稻米的直链淀粉含量,较低的供N和较高的供P水平有利于降低FACE条件下稻米胶稠度,较低的供N水平有利于降低FACE条件下稻米糊化温度;FACE处理使稻米蛋白质含量比CK平均低0．6个百分点,较低的供N和供P水平有利于降低FACE条件下稻米蛋白质含量。     

开放系统中农作物对空气CO2浓度增加的响应

FACE试验（free-air CO2 enrichment)开展的10多年中,供试农作物主要有：C3禾本科作物小麦（Triticum aestivum L.）、多年生黑麦草（Lolium perenne)和水稻（Oryza sativaL.),C4禾本科类高梁（Sorghum bicolor(L.)Moench),C3豆科植物白三叶草（Trifolium repens ),C3非禾本科块茎状作物马铃薯（Solanum tuberosum L.）,以及多年生C3类木作物棉花（Gossypium hirsutum L.)和葡萄（Vitisvinifera l.)。本文系统整理和分析了以下各项参数的结果;光合作用、气孔导度、冠层温度、水分利用、水势、叶面积指数、根茎生物量累积、作物产量、辐射利用率,比叶面积、N含量、N收益、碳水化合物含量、物候变化、土壤微生物、土壤呼吸、痕量气体交换以及土壤碳固定,CO2浓度升高对农作物的影响作用主要表现在以下方面：（1）促进了植物光合作用,增加了其生物量累积;（2）显著提高C3作物产量,但对C4作物产量的影响很小;（3）降低了C3和C4作物气孔导度,非常显著地提高了所有作物的水分利用率;（4）对植物生长的促进作用在水分不足与水分充中时二者相当或前者大于后者;（6）对根系生长的促进作用要大于地上部分;（7）对多年生植物气孔导度的影响较小,但对其生长的促进作用仍很高;（8）降低了植物体内N含量,但作物体内碳水化合物及某些其他含碳化合物含量增加,且叶部含量要明显高于植物其他器官;（9）对大多数作物的物候略有加速;（10）对某些土壤微生物具显著影响,而对有些则无,但都增加了微生物活性;（11）综合多年、多地点的试验结果表明土壤对大气CO2的固定增加,但单独一个试验无法观测到SOC的显著性变化,对FACE和前期的熏气室试验结果都进行了尽可能的对比研究,除了二例以外,发现在大多数情况下二者的结果基本一致,其中,FACE使气孔导度降低的1.5倍,明显高于前期熏气室试验的结果;其二,相对于熏气室,FACE条件下CO2倍增对根的相对促进作用要高于地上部分,因此,我们对基于这二者的结论的准确性和可靠性是充满信心的,不过,更接近自然环境和具更大小区面积的FACE试验仍是必需的,它可以为我们提供在CO2升高条件下更具代表性的田间试验条件,从而为我们提供更多、更有益的多学科交叉的试验数据和研究结果。     

膜下分区交替滴灌和施氮对棉花干物质累积与氮肥利用的影响

设置高水(260 mm)、中水(200 mm)、低水(140 mm)3水平的灌水量和高氮(270 kg·hm^-2)、中氮(180 kg·hm^-2)、低氮(90 kg·hm^-2)3水平的施氮量,进行完全组合设计,研究膜下分区交替滴灌和施氮对棉花干物质累积与氮肥利用的影响.结果表明：膜下分区交替滴灌棉花干物质量在中氮高水和高氮高水处理最高;与高氮高水处理相比,中氮高水处理干物质累积的施氮利用效率提高了34.0%～ 44.6%（平均提高34.7%）,灌水利用效率降低了6.4%～10.7%（平均降低10.2%）.对于棉花氮素累积,中氮高水处理的的施氮利用效率最高,高氮中水处理的灌水利用效率最高;与高氮中水处理相比,中氮高水处理的施氮利用效率提高了29.0%～41.7%,灌水利用效率下降了5.5%～14.0%.在棉花产量较高的水氮耦合处理中,中氮高水处理的棉花氮回收率、氮肥农学利用效率和表观利用效率均高于高氮中水和高氮高水处理,而氮肥吸收比例和氮肥生理利用效率无显著差异.表明中氮高水处理最有利于膜下分区交替滴灌水氮耦合效应的发挥.     

开放式空气CO2浓度增高对水稻颖花分化和退化的影响

在大田栽培条件下 ,研究开放式空气CO2 浓度增加 (FACE) 2 0 0 μmol·mol-1的处理对水稻每穗 1、2次枝梗及其颖花的分化数、退化数、现存数及退化率的影响 .结果表明 ,FACE处理对每穗 1、2次枝梗的分化数及 1次枝梗的退化数、退化率均无显著影响 ,但使 2次枝梗的退化数、退化率显著提高 ,使 2次枝梗现存数明显减少 ;FACE处理对每穗 1、2次颖花的分化数和 1次颖花的退化数、现存数、退化率均无显著影响 ,但使每穗 2次颖花的退化数和退化率显著提高 ;FACE处理使每穗颖花现存数显著减少主要是因为FACE处理使现存 1次枝梗上 2次枝梗大量退化引起 2次颖花退化所致 ;FACE处理使 1次颖花现存数占全穗的比率显著增加 ,使 2次颖花现存数占全穗的比率显著降低 .     

推迟拔节水对小麦氮素积累与分配和硝态氮运移的影响

摘要：2007—2008年度以高产冬小麦品种济麦22为材料,设置2个拔节水灌溉时期,为拔节期和拔节后10 d;3个目标相对含水量,灌水后0~140 cm土层土壤相对含水量分别达到65%、75%、80%,以W1、W2、W3表示拔节期灌水处理,DW1、DW2、DW3表示拔节后10 d灌水处理;开花期均灌水至0~140 cm土层土壤相对含水量为70%,研究推迟拔节水对小麦氮素积累与分配和硝态氮运移的影响。结果表明：（1）W2和DW2处理有利于提高0~60 cm土层土壤硝态氮含量,促进籽粒氮素积累;营养器官贮藏氮素向籽粒的转运量、籽粒产量和氮肥偏生产力分别高于W1和DW1,与W3和DW3处理无显著差异;开花后植株氮素积累量、籽粒蛋白质含量和水分利用效率分别高于W3和DW3,是拔节期和拔节后10 d灌水的最优处理。（2）W2和DW2处理比较,DW2成熟期100~140 cm土层硝态氮残留量低于W2,籽粒产量、籽粒蛋白质含量、氮素吸收效率、氮肥偏生产力和水分利用效率均显著高于W2,是本试验条件下的最佳灌水方案。2008—2009生长季试验各处理变化趋势同2007—2008年度。